Xem mẫu
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Giải pháp tính khoảng cách từ tàu
đến mốc phía trước sử dụng định vị vệ tinh
Lê Hồng Minh*, Võ Công Minh, Nguyễn Huy Hưng, Đoàn Hồng Quang
Viện Ứng dụng Công nghệ, Bộ Khoa học và Công nghệ
Ngày nhận bài 11/2/2019; ngày chuyển phản biện 4/3/2019; ngày nhận phản biện 9/4/2019; ngày chấp nhận đăng 25/4/2019
Tóm tắt:
Để tính khoảng cách từ tàu đến mốc phía trước sử dụng định vị vệ tinh, nghiên cứu đã xây dựng quy trình gồm hai
bước để triển khai giải pháp, đề xuất sử dụng thiết bị GNSS của U-blox để thu nhận thông tin định vị. Bài viết giới
thiệu các công thức cơ bản để tính khoảng cách ngắn nhất, tính một điểm khi biết hai điểm và tính điểm giữa của hai
điểm trên bề mặt trái đất. Bản đồ đường tàu để tính khoảng cách được tạo lập trên cơ sở các giải thuật: tìm đoạn
gần nhất, tìm điểm gần nhất, loại điểm dư thừa, tính trung bình các lần đo.
Từ khóa: dẫn đường, định vị vệ tinh, GNSS, I-ATP, phòng vệ đoàn tàu tự động kiểu điểm.
Chỉ số phân loại: 2.2
Đặt vấn đề
Algorithms for calculating the Trong “Hệ thống phòng vệ đoàn tàu tự động kiểu điểm” (Intermitten
distance from the train to the ahead - Automatic Train Protection - I-ATP) thì khoảng cách từ tàu đến mốc1
phía trước là thông tin đầu vào rất quan trọng để tính toán điều khiển
landmark using satellite navigation tốc độ tàu, đảm bảo an toàn khi đến mốc [1].
Hong Minh Le*, Cong Minh Vo, Hiện tại thông tin chỉ đường (trong đó có khoảng cách) chủ yếu
Huy Hung Nguyen, Hong Quang Doan được cung cấp tại các mốc bên đường. Hình thức này là để cho người
xử lý, không phù hợp với các hệ thống dẫn đường tự động. Từ khi
National Center for Technological Progress, Ministry of Science and Technology công nghệ định vị vệ tinh và bản đồ số được ứng dụng rộng rãi thì dẫn
Received 11 February 2019; accepted 25 April 2019 đường tự động trở nên phổ biến. Các ứng dụng này căn cứ vào vị trí
nhận được qua thiết bị định vị, cùng với bản đồ số đưa ra các thông
Abtract: tin dẫn đường, hướng dẫn người dùng.
To calculate the distance from the train to the ahead Ở Việt Nam, các ứng dụng dẫn đường tự động đang sử dụng hiện
landmark using satellite navigation, the study developed tại chủ yếu phát triển cho đường bộ, nếu sử dụng cho đường sắt có
a two-step process for deploying the solution, suggesting nhiều vấn đề không phù hợp, có thể kể ra là:
the use of Ublox’s GNSS device to acquire positioning
- Các bản đồ số phổ biến đang được tích hợp thì dữ liệu cho
information. The article introduces the basic formulas
đường sắt vẫn chưa đầy đủ [2-4].
for calculating the shortest distance, calculating a point
by knowing two points, and computing the midpoint of - Ứng dụng điều khiển tự động cho mục đích an toàn yêu cầu độ
two points on the surface of the earth. The route-map tin cậy khác với ứng dụng dẫn đường mang tính trợ giúp.
for calculating the distance is based on the following - Dữ liệu về đường sắt (nếu có) từ các bản đồ số dùng chung
algorithms: finding the nearest segment, finding the khó đáp ứng yêu cầu an toàn vì không quản lý được độ tin cậy và độ
nearest point, removing the excess point, and averaging chính xác.
the measurements.
Để “tính khoảng cách từ tàu đến mốc phía trước”, có thể sử dụng
Keywords: GNSS, I-ATP, intermittent automatic train dữ liệu dạng lý trình về đường đi và vị trí các mốc, tính quãng đường
protection, navigation, satellite navigation. đã đi được để biết khoảng cách còn lại. Phương án này có hạn chế là
sẽ có sai số tích lũy, ngoài ra với trường hợp mốc phía trước là chuyển
Classification number: 2.2 động (tàu chạy phía trước), hoặc cột hiệu ảo (trường hợp phân khu
Mốc có thể là đèn hiệu, biển bảo, ghi, mốc tránh va chạm, balisse, tàu phía trước...
1
*
Tác giả liên hệ: Email: isgcontact@gmail.com
61(8) 8.2019 39
- Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
đóng đường di động) thì không phù hợp. Trong nghiên cứu yêu cầu thiết bị thu GNSS có sai số vị trí trung
bình nhỏ hơn 3 m; nhận tín hiệu khi di chuyển với vận tốc lớn; tần số
Sử dụng những công nghệ mới nhất về định vị vệ tinh, với đặc
lấy mẫu cao; và tích hợp sẵn các công nghệ nội suy vị trí khi tín hiệu
thù đường sắt là tàu chỉ có thể chạy trên đường ray cố định biết trước, vệ tinh bị gián đoạn. Thiết bị thu định vị vệ tinh GNSS của U-blox
có thể xác định khoảng cách giữa hai điểm trên đường tàu với độ [6] nhận thấy đáp ứng các yêu cầu trên, và được nghiên cứu lựa chọn
chính xác cao, sai số trong phạm vi quản lý. Bài viết trình bày kết quả sử dụng. Các thiết bị lựa chọn hỗ trợ 72 kênh của các hệ thống định vị
nghiên cứu về xây dựng các giải thuật để tự động tính khoảng cách từ vệ tinh là GPS L1C/A, SBAS L1C/A, QZSS L1C/A, QZSS L1-SAIF,
tàu đang chạy đến mốc phía trước bằng định vị vệ tinh. GLONASS L1OF, BeiDou B1I, Galileo E1B/C; tần số nhận tín hiệu
tối đa là 20 Hz; tốc độ di chuyển đến 500 m/s. Có hai loại thiết bị
Nội dung
bày kếtnghiên cứu
quả nghiên cứu về xây dựng các giải thuật để tự động tính khoảng cách từ tàu
được sử dụng:
đang chạy đến mốc phía trước bằng định vị vệ tinh.
Trong
Nội dungnghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu các công thức tính
nghiên cứu - Thiết bị thu GNSS trên cơ sở module NEO-M8P-2 [7] để ghi
toán liênTrong
quan đến
nghiên cứu cácnày,điểm
chúng trên bềthiệu
tôi giới mặtcáctrái
côngđất,
thức phương pháp
tính toán liên quan thu
đến nhận vị trí ở trạng thái tĩnh.
thập các
và điểm
xử lýtrêndữbề liệu,
mặt trái đất, phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu, đồng thời đề của
đồng thời đề xuất sử dụng thiết bị GNSS xuất
U-blox để thu
sử dụng thiếtnhận
bị GNSSthông tin định
của U-blox để thuvị.
nhận thông tin định vị.
Đặc điểm: thiết bị sử dụng cùng với phần mềm U-center của
Phân tích bài toán U-blox kèm theo có tính năng tự hiệu chỉnh để đạt độ chính xác cao.
Phân tích bài toán
Ví dụ, có đoạn đường tàu từ A đến B, được mô tả bằng danh sách n điểm R , (i = i Sử dụng: để ghi đo thủ công xây dựng bản đồ đường tàu mẫu; tạo
Ví dụ, cómỗiđoạn
0…n-1), điểm đường tàuvĩtừđộAvàđến
Ri bao gồm kinh B,
độ (ởđược
đây nmô
= 7,tả
R0bằng
A, Rdanh
6 B).sách
Đoạn cơ sở dữ liệu (CSDL) các mốc tĩnh.
n điểm Ri, (i = 0…n-1), mỗi điểm Ri bao gồm vĩ độ và kinh độ (ở đây
đường AB có thể được biểu diễn dạng tuyến tính trên bản đồ bằng cách nối thẳng các
điểm theo thứ tự thành đường gấp khúc gồm các đoạn [R0R1], [R1R2], [R2R3], [R3R4 ], Chế độ làm việc: thiết bị được đặt chế độ tự hiệu chỉnh với độ
n = 7, R0 ≡ A, R6 ≡ B). Đoạn đường AB có thể được biểu diễn dạng
[R4R5 ], [R5R6] (hình 1). chính xác 1,5 m. Khi đo ghi dữ liệu, antena thu được đặt vào vị trí
R3 R4
giữa hai thanh ray ngang với các mốc.
R2
R5
R1
- Thiết bị GNSS trên cơ sở module NEO-M8U [8] để ghi nhận vị
R0 T trí trạng thái động.
S R6
A
B
Đặc điểm: thiết bị ngoài tính năng định vị vệ tinh còn tích hợp
cảm biến gia tốc và cảm biến hướng để tăng độ chính xác của dữ liệu
HìnhHình
1. Bản đồđồđường
đường tàu đượctuyến
tuyếntínhtính
hóa.hóa.
1. Bản tàu được định vị và không bị ngắt đoạn khi mất tín hiệu vệ tinh. Theo nhà sản
xuất, dữ liệu thu nhận có độ chính xác trung bình là 2,5 m.
tuyến tính Giả trên bản
sử, tàu ở vịđồ
trí bằng cáchở vịnối
T, cột hiệu thẳng
trí S, khoảngcác
cáchđiểm
từ tàu theo
đến cộtthứ
hiệutựTSthành
không
đường
phảigấp khúc
độ dài gồm
đường chấm các
nối đoạn [Rđiểm
thẳng hai R ],
T, [R
S R
mà TS],=[R
TR R
2 + ],
R 2 [R
R3 +RR3 ],
R 4 [R
+ R RR ],+ Sử dụng: để tập hợp dữ liệu xây dựng bản đồ đường tàu và quá
0 1 1 2 2 3 3 4 44 55
[R5RR6]5S.(hình 1). trình vận hành khai thác sau này.
Như vậy, để tính khoảng cách từ tàu đến cột hiệu phía trước sử dụng định vị vệ CácChếcông thứcviệc:
độ làm cơ sở
antenna thu được đặt trên nóc toa tàu, căn vào vị
Giả sử, tàu ở vị trí T, cột hiệu ở vị trí S, khoảng cách từ tàu đến
tinh, cần thực hiện quy trình với các đối tượng và công việc sau:
cột hiệuBước
TS 1:không phải
chuẩn bị độ lập
dữ liệu: dàibảnđường chấm
đồ đường nốihợpthẳng
tàu (tập haiRđiểm
các điểm T, S trí
i), lập dữ liệu
Cácgiữa đường
công ray;cơtầnsởsốđược
thức thu được thiết đặt
sử dụng là 1 các
trong Hz. giải thuật để: tính khoảng cách
mà TScác=mốcTRcố2 định
+ RcủaR + R3R4 + R4R5 + R5S.
2 3tuyến đường. Các2công
nhất giữa điểmthức
trêncơbềsở mặt trái đất; tính vị trí (vĩ độ, kinh độ) của 1 điểm khi
Các công thức cơ sở
NhưBước tính khoảng cách: xác định vị trí hiện thời của tàu (từ vệ tinh), ánh xạ vào
vậy,2: để tính khoảng cách từ tàu đến cột hiệu phía trước sử điểmCácvàCác công công
khoảng thứcthứccơ cơ
cách sởđiểm
sởtừđược đượcsửcầnsử dụng
dụng tính trong
đến
trong các
giải giải
cácđiểm thuật
đã biết;
thuật để: tính
để: tính
tính vị trí (vĩ
khoảng độ,ngắn
cách kinh độ
bản đồ đường tàu (nói chung vị trí nhận được không nằm trên đường bản đồ), xác định
dụng định vị vệ tinh, cần thực hiện quy trình với các đối tượng và khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm trên bề mặt trái đất; tính vị trí (vĩ
mốc phía trước (từ dữ liệu lưu trữ hoặc được cung cấp từ ga), tính khoảng cách từ tàu điểm giữa của
nhất giữa điểm2 trênđiểmbề đã
mặtbiết. Cáctínhcông thức (vĩ này giả thiết trái điểm
đất làkhihình
biết cầu, c
côngđếnviệc sau: độ, kinh2 độ) của 1 điểm khitrái đất;
biết 2 điểmvịvàtríkhoảng độ, kinh
cách từđộ) của
điểm 1cần 2
mốc.
tính
điểm
kính làvàđến điểm
khoảng
6371 km. đã biết;
cách tính vị
từ điểm cầntrítính
(vĩ đến
độ, kinh
điểmđộ) của điểm
đã biết; tính vịgiữa củađộ,
trí (vĩ 2 kinh độ) của
Bước 1: cụ
Công chuẩn bị dữ liệu: lập bản đồ đường tàu (tập hợp các điểm điểm đã biết. Các công thức này giả thiết trái đất là hình cầu, có bán
sử dụng
điểmKhoảng cách giữa 2 điểm trên bề mặt trái đất là đường đi ngắncầu,
giữa của 2 điểm đã biết. Các công thức này giả thiết trái đất là hình nhấtcónối
bán hai
Ri), lập dữ liệu các mốc cố định của tuyến đường. kính là 6371 km.
kính là 6371 km.
Bước 2: tính khoảng cách: xác định vị trí hiện thời của tàu (từ vệ chính là độ dài cung ngắn thuộc đường tròn lớn đi qua hai điểm đó. Đường trò
Khoảng
Khoảng cáchcáchgiữagiữa 2 điểm
2 điểm trên trên bề mặt
bề mặt trái làđấtđường
trái đất là đường
đi ngắn đi ngắn
nhất nối hai điểm,
tinh), ánh xạ vào bản đồ đường tàu (nói chung vị trí nhận được không củanhất trái nối
đấthaiđược
điểm, định
chínhnghĩa
là độlàdàigiao
cung điểm
ngắncủathuộc mặtđường
phẳng đi lớn
tròn quađitâm trái đất và b
nằm trên đường bản đồ), xác định mốc phía trước (từ dữ liệu lưu trữ chính qualàhaiđộđiểm dài cung ngắn thuộc đường tròn lớn đi qua hai điểm đó. Đường tròn lớn
đó. Đường tròn lớn của trái đất được định nghĩa là giao
trái đất [9].
hoặc được cung cấp từ ga), tính khoảng cách từ tàu đến mốc. củađiểm
trái đất
của được định nghĩa
mặt phẳng đi qualàtâmgiaotrái
điểmđấtcủa
và bềmặtmặtphẳng
trái đi
đấtqua[9].tâm trái đất và bề mặt
tráiCông
đất thức 1: công thức tính khoảng cách 2 điểm trên bề mặt trái đất (công
[9].
Công cụ sử dụng Công thức 1: công thức tính khoảng cách 2 điểm trên bề mặt
Haversine)
trái
Côngđấtthức
(công 1:[10,
thức 11]:
công Haversine) [10, 11]:cách 2 điểm trên bề mặt trái đất (công thức
thức tính khoảng
Thông tin vị trí được xác định bởi thiết bị định vị vệ tinh (Global
Navigation Satellite System - GNSS). Độ chính xác của dữ liệu thu Haversine) [10, 11]: (√ √ ) (CT-1)
(CT-1)
nhận quyết định độ chính xác của bản đồ đường tàu, vị trí cột hiệu, vị Trong đó: Trong đó: ( √ √ )
trí tàu và khoảng cách tính được. Nhưng thiết bị thu GNSS luôn có sai Trong đó: d là khoảng cách giữa 2 điểm (km)
số [5] nên các công nghệ để cải thiện độ chính xác của định vị vệ tinh dd là khoảng cáchcách giữa
giữa 22điểm
điểm (km)
Rlàlàkhoảng
bán kính trái đất (km)(km)
hiện vẫn đang là chủ đề rất được quan tâm. Tuy nhiên, phạm vi của R là bán kính trái
bán kính trái đất
đất (km)
(km)
nghiên cứu này không phải về tăng độ chính xác thiết bị thu GNSS,
mà là lựa chọn thiết bị phù hợp với yêu cầu.
làvĩvĩđộđộđiểm
là điểm 1; 1; là vĩlàđộ vĩ điểm
độ điểm
2; 2;
làkinh
là kinhđộđộđiểm
điểm là kinh
1; 1; là kinh độ điểm
độ điểm 2; 2;
Công
thức2:2:công
Công thức công thức
thức tínhtính 1 điểm
1 điểm khi 2biết
khi biết điểm điểm
2 và và khoảng
khoảng cách đếncách
điểmđến
thứ điểm
61(8) 8.2019 40
nhất (điểm
nhất (điểmđầu)
đầu)[11]:
[11]:
( √ )
( √ ) (CT-2)
- Khoảng cách giữa 2 điểm trên bề mặt trái đất là đường đi ngắn nhất nối hai điểm,
Haversine)
Công
chính thức
là độ
[10,
dài 1:
11]:
ngắnthức
công
cung thuộctính khoảng
đường cáchđi 2qua
tròn lớn điểm trên đó.
hai điểm bề mặt tráitròn
Đường đấtlớn(công thức
(CT-1)
củaHaversine)
trái đất được[10,
định11]: (
nghĩa là√giao √ )
điểm của mặt phẳng đi qua tâm trái đất và bề mặt
Trong
trái đấtđó:
[9]. (CT-1)
(√ √ )
d là khoảng cách giữa 2 điểm (km) Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Trong đó:thức 1: công thức tính khoảng cách 2 điểm trên bề mặt trái đất (công thức
Công
R là bán kính trái đất (km)
Haversine) [10, 11]:
d là khoảng cách giữa 2 điểm (km)
(CT-1)
R là bán kính trái (đất
√ (km)
√ )
Trong đó:
ϕd 1làlàlàkhoảng
vĩ độ
vĩ độcách
điểm
điểm 1; ϕ
1;
giữa làlà vĩ
2 2điểm vĩ(km)
độ điểm
độ điểm 2;
2; Δϕ=ϕ - ϕ
2 1
lần đo (theo tần số thiết đặt, đơn vị tính là giờ).
R là bán
λ làlà kinh kính
kinh độ trái
độ điểmđất
điểm 1; (km)
1; λ là là kinh
kinh độ
độ điểm
điểm 2;
2; Δλ=λ - λ
1 là vĩ độ điểm 1; là
2 vĩ độ điểm 2; 2 1 Tiền xử lý dữ liệu
Công thức 2: công thức tính điểmđộkhi
là1kinh biết2;2 điểm và khoảng cách đến điểm thứ
Công
là kinhthức 2: công
độ điểm 1; thức tính 1 điểm
điểm khi biết 2 điểm và khoảng Dữ liệu thu nhận sẽ có dư thừa (ví dụ đoạn thẳng chỉ cần 2 điểm,
cách
Côngđến
nhất là vĩđiểm
(điểm
thức độ
2: thứ
đầu)
điểm
công nhất
[11]: (điểm
thứclà
1; vĩ độ1đầu)
tính điểm[11]:
điểm 2;khi biết 2 điểm và khoảng cách đến nhưng có thể ghi nhận rất nhiều do tốc độ di chuyển và tần suất ghi),
điểm thứ
là kinh độ điểm
nhất (điểm √1; là kinh
đầu) ([11]: ) độ điểm 2; không có thông tin (ví dụ khi tàu đứng yên), dị thường (ví dụ hai vị trí
(CT-2) (CT-2)
Công thức 2: công thức tính 1 điểm khi biết 2 điểm và khoảng cách đến điểm thứghi liên tục nhưng cách nhau quá xa).
( √ )
Trong
nhấtđó:(điểm đầu) [11]:
Tiền xử lý dữ liệu sẽ loại bỏ các dữ liệu sai, dữ liệu dư thừa để
(CT-2)
Trong đó:
là vĩ độ (điểm
√ i cần tìm) có bộ dữ liệu tối thiểu mô tả đường tàu. Dữ liệu sau mỗi lần ghi nhận
Trong đó:
ϕi làlà vĩ độ độ
kinh điểm i cần
điểm tìmtìm
i cần (CT-2)
được đưa qua các bộ “lọc” sau:
là vĩ độ điểm i cần tìm
λz i làlà kinh
Trong đó: độ điểm i cần tìm
kinh độ điểm i cần tìm
là vĩ độ điểm i cần tìm - Định vị lại điểm đầu và điểm cuối của tuyến đường (thủ công).
z là kinh độ điểm i cần tìm
z
- Loại bỏ dữ liệu lỗi ngẫu nhiên: căn cứ vào vận tốc di chuyển
tối đa của tàu khi ghi nhận, loại bỏ các điểm có vận tốc lớn hơn vận
là vĩ độ điểm 1; là vĩ độ điểm 2
tốc tối đa.
là
là kinh
vĩ độđộ điểm
điểm 1;1; làlàvĩkinh độ điểm
độ điểm 2 2
ϕi làlà vĩ độ điểm
vĩ độ điểm1;1; ϕlà2 là vĩ độ
vĩ độ điểm
điểm 2 2
- Loại bỏ dữ liệu không có thông tin: loại bỏ các điểm liền nhau
là kinh độ điểm 1; là kinh độ điểm 2 có giá trị vận tốc bằng 0 (tàu đứng yên), chỉ giữ lại điểm đầu tiên.
λi làlà kinh
kinh độđộđiểm
điểm1; 1; λlà2 kinh
là kinh độ điểm
độ điểm 2 2
- Loại bỏ dữ liệu dư thừa: theo nguyên tắc với 1 đoạn thẳng thì chỉ
cần 2 điểm để mô tả. Nghiên cứu đã xây dựng giải thuật để loại bỏ các
điểm trung gian ở giữa đoạn thẳng hàng.
Lập bản đồ đường tàu
δ = d/⁄⁄R với vớiddlàlà khoảng
⁄khoảngvới dcách cách
giữa 2giữa
là khoảng cách2giữa
điểm điểm
(km), (km),
2Rđiểm
là R Rlàtrái
(km),
bán kính làbánđất kính
bán kính trái đất (km)
(km)
⁄ với với dd là
là khoảng
khoảng cách giữa 22 điểm
cách giữa (km), RR là
điểm (km), là bán
bán kính
kính trái
trái đất
đất (km)
(km) Để lập bản đồ đường tàu, có thể dùng phương pháp đo thủ công
trái đất (km)
f = d1 /d là ftỷ=lệd khoảng từ điểm đầutừđến điểm trực tiếp từng điểm Ri như hình 1. Với thiết bị đo có độ chính xác cao
ff = /d
/d làlà tỷtỷlệlệ1khoảng
dd11/d là tỷcách
khoảng lệcách
khoảng cách
từ điểm điểm
đầu đến đầucần
đếntính
điểm cần
(d1)cần
điểm tính
so với
tính)toàn
(d (d1) so với toàn
= cách từ điểm đầu đến điểm cần tính (d ) so 1 toànthì về nguyên tắc, ta sẽ có bộ số liệu có độ chính xác cao. Tuy nhiên,
với
f =khid1/d
đoạn (d); f =là0, tỷ
điểmlệ khoảng tínhcách từ điểm
đầu; f đầu= 1, đến
điểmđiểm cần chính
tính (d 1 ) so vớicuốitoàn
so với toànđoạnđoạn (d);cần
(d); khi f =khi f =là0,điểm
0, điểm điểm
cần tínhcần tính
là điểm
cần tính
là điểm
đầu; f = 1,đầu;
điểmfcần =là1,
1 điểm
tínhđiểmchính làphương
điểm cuốipháp thủ công ngoài hạn chế là chi phí nhân công cao và thời
đoạn (d);
Công khi
thức f =
3: 0, điểm
công thứccần tính
tính là điểm đầu; điểm chính
tính là điểm đầu; f = 1, điểm cần tính chính là điểm cuối
điểm giữa 2 điểmf = 1,
[11]: cần tính là điểm
cần(d);
đoạn
tính
khichính
f = 0, là điểm
điểm cầncuối.
Công thức 3: công thức tính điểm giữa 2 điểm [11]:
cuối
gian dài thì độ chính xác còn phụ thuộc vào số điểm đo được.
Công
thức
Công Công
thức 3:
3: công
thức
công thức tính
3: công
( thức tính điểm
điểm giữa
thức tính√22điểm
giữa điểm
điểmgiữa [11]:
[11]: 2 điểm [11]:)
(
(CT-3)
)
Dễ thấy là có thể sử dụng thiết bị thu định vị vệ tinh, dịch chuyển
√
(( ( √√ ) )) theo tuyến
(CT-3) đường quan tâm, ghi lại vị trí đã đi (như các ứng dụng
Trong đó: ( ) (CT-3)(CT-3)
(CT-3)tracking) là sẽ có bản đồ cho tuyến đường đã đi. Tuy nhiên, với mỗi
(( ))
làTrong
vĩ độ đó:điểm giữa cần tính lần ghi sẽ được một bộ dữ liệu và nói chung các bộ dữ liệu ghi nhận
Trong đó:
Trong đó: là kinh độ điểm giữa cần tính được của cùng một tuyến đường không trùng nhau bởi:
Trong đó: là vĩ độ điểm giữa cần tính
ϕm làlàlà vĩ
vĩvĩ độ điểm
độ điểm
điểm giữa cần
giữa
giữa tính
cầncần
tínhtính
là kinh độ điểm giữa cần tính - Số điểm mô tả không bằng nhau: do tốc độ di chuyển của tàu,
λm là
là kinh độ điểm giữa cầncần
là kinh
kinh độ
độ điểm
điểm giữa
giữa cần tínhtính
tính tần số ghi khác nhau.
là vĩ độ điểm 1; là vĩ độ điểm 2 - Giá trị tuyệt đối các điểm tương ứng không trùng nhau (trừ điểm
là kinh độ điểm 1; là kinh độ điểm 2; đầu, điểm cuối được thiết đặt cố định).
Thu nhận dữ liệu là vĩ độ điểm 1; là vĩ độ điểm 2
ϕ1 là vĩđộ
là vĩvĩ độđiểm
độ điểm1;
điểm 1;1; ϕ là làđộ
là2vĩvĩ vĩ điểm
độ độ điểm
điểm 22 2 - Đường được vẽ trên bản đồ không trùng nhau.
Dữλliệulà định vị
kinh độ làđiểm
được kinhthu
độnhận
1; λđiểm là 1;tạo là
đểkinh lậpkinh
độ bản độ
điểm điểm
đồ2; 2; tàu- và
đường
Δλ=λ λ tính khoảng cách
1 là kinh độ điểm 1;
là kinh
giữa tàu đến mốc độ 1; là
điểmhành.
khinhận là2kinh
kinh độđộ điểm
điểm 2;2; 2 1
- Với cùng một điều kiện đo ghi (cùng thiết bị định vị, cùng
ThuThu
nhậnnhận
Thu dữvậnliệu
dữ liệu
dữ liệu
phương án di chuyển) thì sẽ không thể đánh giá được bộ dữ liệu nào
Thu
Thiếtnhậnbị thudữGNSS liệu
Dữ liệu được định lựa chọn khi hoạt động sẽ cung cấp thông tin từ vệ tinh
vị được thu nhận để tạo lập bản đồ đường tàu và tính khoảng chính xác cáchhơn, bởi tất cả đểu có sai số do đặc thù của xác định vị trí
Dữ Dữ
liệu liệu
định địnhvị vị được thu nhận để tạo lậpPhần
bản mềm đồ đường tàu dựng
và tính
theoDữcácliệu địnhtheo
“câu” vị được
định thu
được dạngnhận
thu nhận để
để tạo
NMEA-0183 tạo lập bản
bản đồ
lập[12]. đồ đường
đường tàu tàu
đượcvà tính
tính khoảng
và xây khoảng để cách
cách
thu
khoảng cách giữa
giữa tàu đến tàu đến mốc khi vận hành.
mốc khi vận hành. bằng định vị vệ tinh [5].
giữa
nhận tàu
giữa dữ đến
tàu liệumốc
đến khi
sẽ phân
mốc khi vậntíchhành.
vận các câu loại “GNRMC” hoặc “GNGGA” để lấy vĩ độ, kinh
hành.
Thiết bị thu GNSS được lựa chọn khi hoạt động sẽ cung cấp thông tin từTuy
vệ tinh
nhiên, ta có thể có bộ dữ liệu “tốt” hơn để đáp ứng được mục
vậnThiết
độ,Thiết tạibịthời
thuđiểm GNSS đượcDữlựa chọn
của 1khi hoạt độnglưuthông
sẽtrữcung cấp
Thiết bị
tốc thu
bị thu GNSSGNSS được được lựa lựa chọn
chọn khi khi hoạt
hoạt động
động sẽ sẽ cung
cung cấp cấp thông tin
dạng:từ
tin từ vệ vệ tinh
ghi nhận. liệu điểm sẽ được “vĩ độ,
tinh
thông
kinh độ: tin
vận từ
theo
tốc”.vệcác tinh
“câu”theo theocác “câu”
định dạng
Ví dụ: 21.4889352,105.0832045:21. theo định
NMEA-0183 dạng NMEA-0183
[12]. Phần mềm [12].
được xây tiêu
dựng xác
để định khoảng cách bằng các tính “trung bình” của các bộ dữ
thu
theo
theo các
cácmềm“câu”
“câu”được theo
theo địnhđịnh dạng
dạng NMEA-0183
NMEA-0183 [12].
[12]. Phần
Phần sẽ mềm
mềm được
được xây dựng
xâycác
dựng để
để thu
thuliệu đã có. Mỗi khi có bộ dữ liệu mới ghi, ta sẽ tính trung bình giữa
Phần xây dựng để thu nhận dữ liệu phân tích câu
Ngoài ra,nhận dữ
tốcliệu
vận phân có sẽ được
thể phân tínhtíchtheo
các công câu loại “GNRMC” hoặc “GNGGA” để lấy vĩ độ, kinh
nhận
loại
nhận dữ liệu
liệu sẽ
dữ“GNRMC” sẽ phânhoặc tích
tích các
các câu
“GNGGA” câu loại để lấy thức
loại “GNRMC”
“GNRMC” hoặc
vĩ độ,hoặc “GNGGA”
kinh độ, vậnđể
“GNGGA” tốclấy
để tạivĩvĩthời
lấy độ,
độ, kinh
kinhbộ dữ liệu mới và bộ dữ liệu đã có; bộ dữ liệu kết quả (trung bình) sẽ
độ,v vận tốctốctại(km/h);
thời điểm ghi nhận. Dữ điliệuđược
của giữa
1 điểm sẽghiđược lưuđược
trữ dạng: “vĩ độ,
độ,điểm
Trong
vận ghi
tốc đó: nhận.
tại là
thời vậnDữ
điểm liệu
ghi của
nhận. 1
s điểm
là
Dữ quãng
liệu sẽ được
đường
của 1 lưu
điểm
độ, vận tốc tại thời điểm ghi nhận. Dữ liệu của 1 điểm sẽ được lưu trữ dạng: “vĩ độ,
trữ
sẽ dạng:
được 2 “vĩ
lần
lưu trữđộ,(km),
dạng: kinh“vĩ độ,
được coi là bộ tốt hơn.
độ:
tính sửvận tốc”.
dụngkinh công Ví
độ:thức dụ:
vận 21.4889352,105.0832045:21.
tốc”.
CT-1; tVílàdụ:
thời21.4889352,105.0832045:21.
gian giữa 2 lần đo (theo tần số thiết đặt, đơn vị
kinh
kinh độ:
độ: vận tốc”. Ví
vận tốc”. Ví dụ:
dụ: 21.4889352,105.0832045:21.
21.4889352,105.0832045:21. Nghiên cứu đã xây dựng giải thuật để tính trung bình dữ liệu của
tính là giờ). Ngoài ra, vận tốc có thể được tính theo công thức
Ngoài
Ngoài ra,
ra, vận tốc có thể được tính theo công thức nhiều lần ghi để được bộ dữ liệu bản đồ đường tàu với độ tin cậy cao.
Ngoài
Tiền xử ra,lývận
vận tốc
dữ tốc
có thể được tính theo công thức
liệucó thể được tính theo công thức
Trong
Trong đó:
Trong
đó:thuvv nhận
là
v là
vận
đó:vận v làtốcvận (km/h);
tốc (km/h); s làsthẳng
quãng
là quãngđườngđường đi đi2được
được giữa
giữa 2 ghi
2 lần Cần
ghi (km), lưu ý là, mặc dù đường ray cho tàu chạy là hai chiều nhưng
được
Dữ liệu
Trong
lần ghiđó: (km), vậnsẽtốc
làđược có (km/h);
tốc dư thừass(ví
(km/h);
tính sử dụng
là quãng
là dụ đoạnđường
quãng
công đường
thức
đichỉđược
đi
CT-1;
cần 2giữa
được t
điểm,
giữa
là thời2 lần
nhưng
lần
gian
ghi (km),
có
ghigiữa
(km), thểđược
2 đượcở đây quy ước đường tàu có hướng là từ trái sang phải. Đối với mỗi
nhận rấtdụng
tính sử
nhiều do thức
dụng công
tốc độ di chuyển
thức CT-1; t
và tần suất
là thời gian
ghi), không
giữa 2 lần
có thôngsố
đo (theo
tin (ví dụ
tần số thiết
khi tàuvị
đặt, đơn vị
tính
tính sử
sử dụng công công thức CT-1; CT-1; tt là là thời
thời gian
gian giữagiữa 22 lần
lần đođo (theo
(theo tầntần số thiết
thiết đặt,
đặt, đơnđơn vị
đứng yên), dị tính là giờ).
thường (ví dụ hai vị trí ghi liên tục nhưng cách nhau quá xa).
tính
tính là
là giờ).
giờ).
Tiền xử lý dữ liệu
Tiền
Tiền xử xử lýlý dữ
dữ liệu
liệu
Dữ liệu thu nhận sẽ có 61(8)
dư thừa 8.2019
(ví dụ đoạn thẳng chỉ cần 2 điểm, nhưng 41có thể ghi
Dữ
Dữ liệu thu nhận sẽ
liệu thu nhận sẽ cócó dưdư thừa
thừa (ví
(ví dụdụ đoạn
đoạn thẳng
thẳng chỉchỉ cần
cần 22 điểm,
điểm, nhưng
nhưng có có thể
thể ghi
ghi
nhận rất nhiều do tốc độ di chuyển và tần suất ghi), không có thông tin (ví dụ khi tàu
nhận
nhận rấtrất nhiều
nhiều do do tốc tốc độđộ di di chuyển
chuyển và và tần
tần suất
suất ghi),
ghi), không
không có có thông
thông tin tin (ví
(ví dụdụ khi
khi tàu
tàu
đứng yên), dị thường (ví dụ hai vị trí ghi liên tục nhưng cách nhau quá xa).
đứng yên), dị thường (ví dụ hai vị trí ghi liên tục nhưng cách nhau quá xa).
- (GT-2)
Bài toán:
Có đoạn đường tàu được mô tả bởi n điểm (từ R 0 đến Rn-1), biết một điểm A bất kỳ
(A không trước R0 và không sau Rn-1), tính điểm H thuộc đường tàu gần nhất với điểm
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ A (hình 3).
A
Rj
C
Ri B
Nghiên cứu đã xây dựng giải thuật để tính trung bình dữ liệu của nhiều lần ghi để
được đoạn
bộ dữthì
liệusẽbản
có đồ
điểm đầutàu
đường bên
vớitrái, điểm
độ tin cậycuối
cao. bên phải. Các điểm bất kỳ Phân tích: H
nói chung là khó có thể sử dụng vĩ độ, kinh độ để xác định nó thuộc vị
Cần lưu ý là, mặc dù đường ray cho tàu chạy là hai chiều nhưng ở đây quy ước Nếu xem bề mặt trái đất khu vực này là mặt phẳng, thì đoạn
trí nào trên đường bản đồ, nên các tính toán đều được thông qua tính
trái,đường
đường tàu có hướng là từ trái sang phải. Đối với mỗi đoạn thì sẽ có điểm đầu bênHình 3. Tìm thẳng gầnnhất.
điểm gần A nhất là BC; điểm gần A nhất chính là điểm H -
khoảng cách bằng công thức CT-1. chân đường cao AH của tam giác ABC.
điểm cuối bên phải. Các điểm bất kỳ nói chung là khó có thể sử dụng vĩ độ, kinh độ để
Phân tích:
Kết nó
xác định quảthuộc vị trí nào trên đường bản đồ, nên các tính toán đều được thông quaNếu xem
Giảibềthuật:
mặt trái đất khu vực này là mặt phẳng, thì đoạn đường thẳng gần A
Nghiên
tính khoảng cứu công
cách bằng đã xây
thứcdựng
CT-1.được năm giải thuật sử dụng để tạo lậpnhất là BC;
- Xác
điểmđịnh
gần Ađoạn
nhất BC
chính(2làđiểm
điểm B
H -và C) đường
chân gần điểm A nhất,
cao AH sử giác
của tam dụngABC.
đường bản đồ tàu tự động và tính khoảng cách từ tàu đến mốc.
Kết quả giảithuật:
Giải thuật GT-1.
NghiênGiải
cứu thuật
đã xây1:
dựng
tìmđược
đoạnnăm giảinhất
gần thuật sử dụng để tạo lập đường(GT-1)
bản đồ tàu
- Xác định
- Biếtđoạn
cácBC (2 điểm
điểm B, CBvàvàA;C)tính
gần độ
điểm
dàiAcác
nhất,đoạn
sử dụng
AB,giải
ACthuật GT-1;
và BC sử
tự động và tính khoảng cách từ tàu đến mốc.
Bài toán: có đoạn đường tàu được mô tả bởi n điểm (từ R0 đến dụng công thức CT-1.
- Biết các điểm B, C và A; tính độ dài các đoạn AB, AC và BC sử dụng công thức
Giải thuật 1: tìm đoạn gần nhất CT-1;
Rn-1), biết một điểm A bất kỳ (A không trước R0 và không sau Rn-1),(GT-1) - Tính đoạn BH: sử dụng định lý định lý Pitago, ta có:
Bài toán: có đoạn đường tàu được mô tả bởi n điểm (từ R
tìm đoạn BC (xác định bởi 2 điểm B và C) trên đường tàu gần nhấtđiểm
0 đến Rn-1 ), biết một - Tính đoạn BH: sử dụng định lý định lý Pitago, ta có:
A bấtvới
kỳ điểm A (hình
(A không trước2).
R0 và không sau Rn-1), tìm đoạn BC (xác định bởi 2 điểm B
và C) trên đường tàu gần nhất với điểm A (hình 2).
A
D Rn-1
B
C
R0
Hình 2. Tìm đoạn gần nhất. - Tính điểm H: sử dụng công thức CT-2 tính điểm H, khi biết các điểm B, C và
- Tính điểm H: sử dụng công thức CT-2 tính điểm H, khi biết các
Hình 2. Tìm đoạn gần nhất. khoảng cách BH.
Phân tích: điểm B, C và khoảng cách BH.
Phân Để
tích:tìm Nhận xét:
đoạn BC gần điểm A nhất, trước tiên cần tìm điểm C gần Nhận xét:
Điểm H chính là A khi A nằm trên đoạn BC, kể cả khi A trùng với B hoặc C.
ĐểA nhất, sau BC
tìm đoạn đó đánh giá. A nhất, trước tiên cần tìm điểm C gần A nhất, sau đó
gần điểm
đánh giá. Gọi: Điểm H chính là A khi A nằm trên đoạn BC, kể cả khi A trùng (GT-3)
với B hoặc C.
Gọi: - Khoảng cách từ điểm đầu đến điểm A là d
A
- Khoảng cách từ điểm đầu đến điểm A là dA Giải thuật 3: loại điểm dư thừa (GT-3)
- Khoảng cách từ điểm đầu đến điểm C là dC
- Khoảng cách từ điểm đầu đến điểm C là dC
Nếu: Giả sử ta có bộ dữ liệu gồm n điểm (từ R0 đến Rn-1), các điểm cần
Nếu: kiểm tra dư thừa là từ điểm R1 đến điểm Rn-2. Giải thuật kiểm tra và
d < d thì đoạn gần nhất là BC loại bỏ điểm dư thừa sẽ so sánh khoảng cách với các mốc là điểm
dA Ad>C thì
dC thì đoạn
đoạn gần nhất
gần nhất là CDlà CD trước và sau để đánh giá. Giải thuật được mô tả như sau:
Giải thuật:
Giải thuật: Lặp với mỗi điểm R (i = 1 đến n-2).
i
- Tìm -điểm
TìmCđiểm C trên
trên dữ dữ đồ
liệu bản liệuđường
bản tàu
đồ gần
đường tàu(bằng
A nhất gần Atínhnhất (bằng
khoảng cách từ
Tính (sử dụng công thức CT-1): D là khoảng cách ngắn nhất
A đếntính
các khoảng cách
điểm từ R0 đếntừ A đến
Rn-1 các công
sử dụng điểmthức 0
đến Rn-1 sử dụng công thức
từ RCT-1). đường đi từ Ri-1 đến Ri+1, D1 là khoảng cách ngắn nhất đường đi từ Ri-1
CT-1). đến Ri, D2 là khoảng cách ngắn nhất đường đi từ Ri đến Ri+1.
- Xác định -AXác
bên định A bên
trái hay bêntrái
phảihay
củabên phải của
C bằng cáchCtính
bằng cách tính
khoảng cách khoảng
BA và BC sử Kiểm tra: nếu D = D + D thì loại bỏ điểm R .
1 2 i
cách BA và BC sử dụng công thức CT-1: nếu BA < BC thì A bên trái
dụng công thức CT-1: nếu BA < BC thì A bên trái C, đoạn gần nhất là BC; nếu BA > Lưu ý: kết quả tính khoảng cách theo CT-1 là số thực với đơn vị
C, đoạn gần nhất là BC; nếu BA > BC thì A bên phải C, đoạn gần nhất
là km, tuy nhiên trong tính toán nên đổi và làm tròn khoảng cách theo
BC thì A bên phải C, đoạn gần nhất là CD; nếu BA = BC thì A trùng C, có thể lấy BC
là CD; nếu BA = BC thì A trùng C, có thể lấy BC hoặc CD.
hoặc CD. đơn vị nhỏ hơn (ví dụ cm) để thuận tiện cho phép so sánh chính xác.
Giải thuật 2: tính điểm gần nhất (GT-2)
Giải thuật 2: tính điểm gần nhất Giải thuật 4: tính trung bình hai bộ dữ liệu (GT-4)
(GT-2)
Bài toán:
Bài toán: Giả sử có bộ dữ liệu mới có n điểm (từ 0 đến n-1), giải thuật được
Có đoạn
Có đoạn đường đường
tàu được môtàu được
tả bởi mô tả(từ
n điểm bởiR0n đến
điểmRn-1
(từ), R đến Rn-1), biết
biết
0 một điểm phát biểu như sau:
A bất kỳ
một điểm A bất kỳ (A không trước R và không sau R ), tính điểm H
(A không trước R0 và không sau Rn-1), tính điểm0 H thuộc đườngn-1tàu gần nhất với điểm Lặp với mỗi điểm từ điểm thứ nhất đến điểm thứ n-2 (gọi là A):
thuộc đường tàu gần nhất với điểm A (hình 3).
A (hình 3). tính điểm H trên bộ dữ liệu cũ (đang có) gần nhất với A sử dụng GT-2;
tính điểm G, là điểm giữa của đoạn AH sử dụng CT-3; thêm điểm G
A vào bộ dữ liệu cũ. Loại tất cả các điểm trên bộ dữ liệu cũ (các điểm A,
Rj
C B thuộc đoạn AB gần nhất trong GT-1) đã tham gia vào quá trình tính
Ri B
trung bình (tính điểm G), ta được bộ dữ liệu trung bình.
H Giải thuật 5: tính khoảng cách từ tàu đến mốc (GT-5)
Hình 3. Tìm điểm gần nhất. Giải thuật tính khoảng cách từ tàu đến mốc phía trước sử dụng 3
Hình 3. Tìm điểm gần nhất.
Phân tích:
Nếu xem bề mặt trái đất khu vực này là mặt phẳng, thì đoạn đường thẳng gần A
61(8) 8.2019 42
nhất là BC; điểm gần A nhất chính là điểm H - chân đường cao AH của tam giác ABC.
Giải thuật:
- (GT-4)
Giả sử có bộ dữ liệu mới có n điểm (từ 0 đến n-1), giải thuật được phát biểu như
sau:
Lặp với mỗi điểm từ điểm thứ nhất đến điểm thứ n-2 (gọi là A): tính điểm H trên
bộ dữ liệu cũ (đang có) gần nhất với A sử dụng GT-2; tính điểm G, là điểm giữa của
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
đoạn AH sử dụng CT-3; thêm điểm G vào bộ dữ liệu cũ. Loại tất cả các điểm trên bộ
dữ liệu cũ (các điểm A, B thuộc đoạn AB gần nhất trong GT-1) đã tham gia vào quá
trình tính trung bình (tính điểm G), ta được bộ dữ liệu trung bình.
thông
Giảitin đầu
thuật vàokhoảng
5: tính là: bảncách đồ từđường
tàu đến tàu:
mốcđược tạo lập như trình bày (GT-5)ở trí đối với thời điểm mất tín hiệu vệ tinh.
trên; vị trí mốc (cố định, di động): được
Giải thuật tính khoảng cách từ tàu đến mốc phíalưu
trướctrữsửhoặc
dụng 3nhậnthôngđược
tin đầuqua
vào
Vị trí cung cấp có sai số: sai số vị trí của định vị vệ tinh là không
các kênh
là: bản truyềntàu:thông;
đồ đường được tạo vị lập
trí như
hiệntrình
thời
bàycủa
trên;tàu:
vị tríghi
mốcnhận bằng
(cố định, thiết
di động):
tránh khỏi, chỉ có thể lựa chọn thiết bị với sai số nhỏ. Thiết bị lựa
bị định vị vệ tinh GNSS (cùng loại và cách ghi với việc lập bản
được lưu trữ hoặc nhận được qua các kênh truyền thông; vị trí hiện thời của tàu: đồ
ghi
chọn có thêm thông tin từ cảm biến gia tốc và cảm biến hướng nên sai
đường tàu). Tần suất tính khoảng cách do yêu cầu điều khiển cụ thể,
nhận bằng thiết bị định vị vệ tinh GNSS (cùng loại và cách ghi với việc lập bản đồ
số không phải hướng chuyển động sẽ được giảm thiểu. Phương án tốt
có thểtàu).
đường tínhTầnliênsuấttụctính(mỗi khicách
khoảng có giá
do yêutrị vị
cầutrí mới)
điều khiển hay khi có
cụ thể, cóthể
yêutínhcầu.
liên
hơn để sử dụng định vị vệ tinh là sử dụng các trạm cơ sở để cung cấp
tục (mỗi khi có giá trị vị trí mới) hay khi có yêu cầu.
tín hiệu hiệu chỉnh, tăng độ chính xác cho các thiết bị GNSS.
T Rj+1
Rj
Ri-1 Ri M Việc sử dụng cùng một phương pháp, thiết bị cho cả việc tạo lập
bản đồ và khai thác về sau cũng giúp quản lý được sai số. Đường tàu
T’
được hình thành bởi tính trung bình của nhiều lần đo, vị trí của tàu khi
tính khoảng cách được ánh xạ vào đường tàu nên có thể nhận định sai
Hình 4. Tính khoảng cách T-M. số của tính khoảng cách từ tàu đến mốc sẽ trong khoảng sai số trung
Giải thuật được phát biểu gồm các bước như sau (hình 4): xác bình của thiết bị GNSS. Biết được khoảng của sai số, bộ điều khiển
định vị trí hiện thời của tàu T bằng thiết bị GNSS; tính điểm trên bản có thể thiết lập hệ số an toàn phù hợp để việc điều khiển được tin cậy.
đồ đường tàu gần tàu nhất T’ sử dụng giải thuật GT-2; xác định điểm
Ri của đường tàu phía trước điểm T’: xác định đoạn Ri-1Ri gần T’ nhất Kết luận
bằng GT-1; lấy điểm Ri bên phải T’; xác định điểm Rj của đường tàu Nghiên cứu đã xây dựng 5 giải thuật để triển khai giải pháp tính
phía sau mốc M: xác định đoạn RjRj+1 gần M nhất bằng GT-1; lấy khoảng cách từ tàu đến mốc bằng định vị vệ tinh. Trước tiên, các
điểm Rj bên trái M; tính khoảng cách T’M bằng tổng các khoảng giải thuật được đề xuất sẽ được sử dụng để tạo lập bản đồ đường tàu
cách: T’Ri, các đoạn RiRj và RjM. Các khoảng cách này được tính sử được tự động bằng cách tính trung bình các bộ số liệu ghi nhận; sau
dụng công thức CT-1. đó khoảng cách từ tàu đến mốc được tính trên cơ sở bản đồ đường
tàu đã được tạo lập.
Thảo luận
Các giải thuật giới thiệu trên đã được cài đặt và tích hợp trong hệ
Giải pháp tính khoảng cách từ tàu đến mốc bằng định vị vệ tinh thống I-ATP với sai số tính khoảng cách nhỏ và quản lý được.
thì độ chính xác của bản đồ đường tàu được tạo lập tự động và độ tin
cậy của kết quả tính khoảng cách là điều cần quan tâm. Giải thuật tạo lập bản đồ tự động được trình bày có thể sử dụng
không chỉ để lập bản đồ cho hệ thống đường sắt mà còn có thể sử
Độ chính xác của bản đồ tạo lập dụng để lập bản đồ các đường đi cần kiểm soát được độ tin cậy, hoặc
Do vị trí thu từ vệ tinh có sai số nên bản đồ đường tàu được tạo khi không có sẵn dữ liệu từ các nguồn bản đồ chuyên dụng.
lập tự động bằng cách trung bình các lần đo cần phải đánh giá độ
chính xác. LỜI CẢM ƠN
Giả sử đã có đường bản đồ chuẩn (gốc), có thể sử dụng chỉ tiêu Nghiên cứu và kết quả đạt được là một phần công việc thuộc
“khoảng cách trung bình (KCTB)” của bản đồ tạo lập so với bản đồ nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia, mã số: ĐTĐL.CN17/16 do Viện
gốc để đánh giá sai số (độ chính xác) của bản đồ được tạo lập. KCTB Ứng dụng Công nghệ là cơ quan chủ trì. Các tác giả xin trân trọng
được tính bằng trung bình của khoảng cách ngắn nhất của các điểm cảm ơn.
trên đường bản đồ tạo lập so với bản đồ gốc. Giá trị càng nhỏ thì càng TÀI LIỆU THAM KHẢO
chính xác, giá trị này sẽ tiến tới 0 khi bản đồ tạo lập trùng với bản
đồ gốc. Tuy nhiên, do không có đường bản đồ gốc (tất nhiên), nên để [1] Thuyết minh nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia: “Nghiên cứu thiết kế chế
đánh giá sai số, KCTB giữa bản đồ mới và bản đồ cũ sẽ được tính. tạo và thử nghiệm hệ thống phòng vệ đoàn tàu tự động kiểu điểm (I-ATP) nâng
cao an toàn và năng lực vận tải đường sắt Việt Nam”, mã số: ĐTĐL.CN17/16
Căn cứ vào một giá trị ngưỡng được đặt trước (có thể điều chỉnh tùy (2016-2018).
yêu cầu độ chính xác), quá trình tạo lập bản đồ tự động sẽ dừng khi
[2] https://www.google.com/maps.
KCTB nhỏ hơn ngưỡng này. Giá trị của ngưỡng có thể coi như độ
[3] https://www.openstreetmap.org.
chính xác của đường bản đồ tạo lập.
[4] https://www.openrailwaymap.org.
Lưu ý: dữ liệu tracking của tàu trong quá trình khai thác cũng có [5] M. Karaim, M. Elsheikh, A. Noureldin (2018), GNSS Error Sources.
thể sử dụng để tiếp tục xây dựng bản đồ đường tàu. [6] https://www.u-blox.com/en.
[7] https://www.u-blox.com/en/product/neo-m8p-series.
Độ tin cậy của định vị vệ tinh [8] https://www.u-blox.com/en/product/neo-m8u-module.
Sự gián đoạn tín hiệu thu từ vệ tinh: nguyên nhân việc này thì [9] Benny Dwi Kifana, et al. (2012), “Great Circle Distance Methode for
nhiều và đây là vấn đề xảy ra phổ biến với các thiết bị thu phổ cập, Improving Operational Control System Based on GPS”, International Journal on
Computer Science and Engineering (IJCSE), 4(4), pp.647-662
tuy nhiên, thiết bị GNSS đề nghị sử dụng đã khắc phục được hạn chế
này. Thiết bị có khả năng thu và giải mã tín hiệu từ các hệ thống định [10] Van Brummelen, Glen Robert (2013), Heavenly Mathematics: The
vị lớn nhất là GPS, SBAS, QZSS, Glonass, Beidou, Galileo nên sẽ Forgotten Art of Spherical Trigonometry, Princeton University Press.
giảm thiểu tình trạng bị thiếu vệ tinh định vị. Ngoài ra, với thông tin [11] https://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html.
từ cảm biến gia tốc và hướng, thiết bị vẫn có thể tính và cung cấp vị [12] https://www.nmea.org/content/nmea_standards/nmea_0183_v_410.asp.
61(8) 8.2019 43
nguon tai.lieu . vn
